Cùng Tìm Hiểu Về Nguyên Lý Hoạt Động Của Động Cơ Hybrid Và Các Chế Độ Làm Việc

569 lượt xem

Mẫu động cơ Hybrid đang là tâm điểm trong làng xe Việt vì tính ưu việt và mức độ tiết kiệm của nó. Vậy để có thể tiết kiệm nhiên liệu thì nguyên lý hoạt động của động cơ Hybrid như thế nào? Và Các Chế độ làm việc của mẫu động cơ này ra sao? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu dưới bài viết này.

Giới thiệu về động cơ xe hybrid

Giới thiệu động cơ hybrid
Khối động cơ hybrid (gồm một động cơ đốt trong và một động cơ điện)

Động cơ Hybrid là một khối động cơ được kết hợp bằng một động cơ điện và động cơ đốt trong. Hai động cơ khác nhau cùng tạo ra công suất và hoạt động của xe. Động cơ Hybrid được ra đời bởi sự tiến bộ và phát triển của ngành công nghiệp ô tô và điện tử. Nó không bắt nguồn từ bất cứ cá nhân hay tổ chức nào. Những ý tưởng đầu tiên trên thế giới về mẫu động cơ xăng lai điện bắt nguồn từ nhu cầu tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho xe trong ngành công nghiệp xản suất o tô.

Chiếc xe mang động cơ Hybrid đầu tiên trên thế giới là mẫu xe Toyota Prius. Được ra mắt lần đầu năm 1997 tại Nhật Bản ,sau đó thị trường của Toyota Prius được mở rộng ra toàn cầu. Nguyên lý hoạt động của động cơ hybrid trên chiếc xe Prius này là chạy bằng điện khi dừng đỗ hoặc khi di chuyển với tốc độ thấp để có thể tiết kiệm nhiên liệu tối đa. Khi người lái muốn di chuyển ở tốc độ cao lúc này động cơ đốt trong mới thực sự hoạt động.

Ưu điểm của động cơ hybrid

Sự kết hợp thông minh của động cơ điện và động cơ đốt trong tạo ra những ưu điểm cho các dòng xe Hybrid:

giảm thiểu khí thải

Động cơ Hybird chỉ sử dụng năng lượng sạch của Pin và motor (EV-Mode) khi di chuyển ở các quãng đường ngắn với vận tốc thấp hoặc khi xe tạm dừng.  Điều này giúp giảm tối đa lượng CO2 của xe Hybrid thải ra bên ngoài. Động cơ đốt trong trên xe Hybrid cũng tạo ra ít khi thải hơn động cơ đốt trong thông thường. Công nghệ Hybrid giúp động cơ đốt trong trên các dòng xe này tối ưu hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu và tạo ra ít CO2. Phanh tái sinh cũng giúp xe giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ từ đó làm giảm đi lượng khí thải xe tạo ra.

ưu điểm động cơ hybrid tiết kiệm nhiên liệu
Động cơ Hybrid rất tiết kiệm nhiên liệu

tiết kiệm nhiên liệu – vận hành mượt

Một trong những ưu điểm lớn nhất của động cơ Hybrid là ít tiêu thụ nhiên liệu. Điều này là do động cơ đốt trong kết hợp với động cơ điện cùng một số công nghệ tiết kiệm năng lượng khác. Động cơ điện sẽ cho hiệu suất tiêu thụ năng lượng hiệu quả và gần như tuyệt đối khi đi chuyển ở tốc độ chậm thường xuyên phải dừng đỗ. Trong khi đó động cơ đốt trong có hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu rất kém trong điều kiện di chuyển này dẫn đến lãng phí nhiên liệu. Hệ thống phanh tái sinh giúp tái tạo nguồn năng lượng dư thừa bị mất đi trên các xe truyền thống thành điện năng và tích trữ vào Pin. Nguồn năng lượng này sau đó được tái sử dụng giúp giảm sử dụng nhiên liệu.

Các xe Hybrid cho khả năng vận hành mượt mà do sự kết hợp và chuyển đổi hiệu quả giữa 2 động cơ xăng và điện. Khi chạy bằng điện sẽ cho tài xế cảm giác lái êm ái và gần như không có tiếng ồn động cơ. Hệ thống truyền động được cấu tạo để tạo ra sự ổn điịnh cho 2 động cơ. Do vậy, các xe hybrid cho cảm giác lái mượt mà gần như các dòng xe điện.

động cơ hybrid vận hành mượt mà
xe hybrid vận hành rất mượt mà

Nhược điểm của động cơ hybrid

Không gì là hoàn hảo. Sự kết hợp của động cơ điện và động cơ đốt trong có những ưu điểm lớn. Nhưng phải đánh đổi bằng những nhược điểm nhất định sau đây:

công suất không quá lớn

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc động cơ hybrid bị hạn chế công suất:

+ Nguyên lý hoạt động của động cơ xe được sản xuất để vận hành tiết kiệm nhiên liệu. Việc quá tối ưu hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu dẫn đến công suất của xe bị giảm đáng kể.

+ Động cơ đốt trong trên xe Hybrid có công suất nhỏ hơn động cơ đốt trong thông thường.

+ Động cơ Hybrid sử dụng nguồn năng lượng chủ yếu là điện năng khi di chuyển quãng đường ngắn và khi chạy ở vận tốc trung bình.

Pin xe toyota hybrid
Pin xe Hybrid phải được bảo dưỡng định kỳ và đúng cách

Phải bảo hành pin định kỳ đúng cách

Phải nói Pin vừa là ưu điểm và cũng vừa là nhược điểm trên các dòng xe Hybrid. Pin Hybrid là một phát minh với công nghê hiện đại. Cha ông ta vẫn có câu hiện đại đồng nghĩa với hại điện. Đúng vậy, tính ứng dụng và ưu việt của Pin hybrid là điều không thể bàn cãi. Tuy nhiên , đi kèm với công nghệ hiện đại thì việc sửa chữa , bảo dưỡng và thay thế Pin hybrid cũng rất phức tạp. Phải những chuyên gia có kiến thức chuyên sâu mới có thể thực hiện. Đi kèm với đó chi phi bảo dưỡng đặc biệt là chi phi thay thế Pin rất đắt đỏ.

Các chế độ của xe chạy động cơ Hybrid

Tùy vào loại xe Hybrid và tùy vào hãng xe mà các chế độ có thể khác nhau. Tuy nhiên các dòng xe Hybrid phổ biến hiện nay đều có các chế độ làm việc sau đây

Chế độ chạy hoàn toàn bằng điện (EV-Mode)

Ở chế độ này xe chạy hoàn toàn bằng điện và động cơ đốt trong hoàn toàn ngừng hoạt động. Chế độ này thường được dùng khi người lái không có nhu cầu di chuyển ở vận tốc cao, trung bình là dưới 30km/h. Trên một số dòng xe, chế độ này cũng giúp phanh động cơ và giảm công suất khi tài xế di chuyển trên những cung đường đèo núi, hay phải đổ dốc, tăng độ an toàn cho xe. Chế độ EV-Mode trên một số dòng xe thường sẽ có nút bấm.

chế độ ev-mode
Nút bấm kích hoạt chế độ EV-Mode

Chế độ Hybrid (Hybrid-mode)

Chế độ này thường không có nút bấm. Chế độ hybrid-mode sử dụng luân phiên 2 động cơ điện và động cơ đốt trong. Dựa vào điều kiện địa hình và nhu cầu của người lái. Hệ thống Hybrid sẽ tự động chuyển đổi sử dụng một trong hai động cơ. Khi cần tăng công suất động cơ điện sẽ bổ sung và hỗ trợ động cơ đốt trong.

Chế độ tăng công suất (Power-Mode)

Ở chế độ này công suất của xe được tăng mạnh và đẩy lên cao nhất. Động cơ điện và động cơ đốt trong cùng hoạt động để tạ ra công suất tối đa cho xe. Tuy nhiên , động cơ cũng sẽ tiêu thụ nhiều nguyên liệu hơn bình thường.

Chế độ tiết kiệm nhiên liệu (Eco-Mode)

Trái ngược với Power-mode.ơ Ở chế độ Eco-Mode công suất của động cơ sẽ được giảm hết mức có thể để tối ưu hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu. Cả 2 động cơ sẽ tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm.

chế độ eco-mode
chế độ ECO-mode giúp tối đa hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu

Nguyên lý vận hành của động cơ Hybrid

Nguyên lý hoạt động của động cơ Hybrid là sự kết hợp thông minh giữa động cơ điện và động cơ xăng

nguyên lý hoạt động của động cơ hybrid

Khi mới ấn nút khởi động

Khi bấm nút start lúc này động cơ điện sẽ được hệ thống điều khiển Hybrid khởi động đầu tiên. Và động cơ điện có nhiệm vụ đề nổ cho xe. Việc kích mở máy của động cơ điện cũng giống việc bạn mở nguồn một chiếc điện thoại vậy.

Khi nhấn ga cho xe di chuyển ở vận tốc trung bình

Động cơ điện lấy năng lượng từ Pin tạo ra công suất cho xe khởi hành và di chuyển. Nếu tài xế chỉ giữ ga ở vận tốc bình thường và không đòi hỏi di chuyển ở vận tốc cao lúc này xe vẫn sử dụng động cơ điện. Động cơ xăng sẽ trong chế độ nghỉ và hoàn toàn không tham gia vào quá trình vận hành xe. Xe Hybrid lúc này ở chế độ EV-Mode.

Nếu bạn vẫn có nhu cầu tăng tốc nhưng không quá nhanh và không đạp thốc chân ga, động cơ đốt trong sẽ hoạt động nhưng chỉ hoạt động ở công suất thấp để tiết kiệm nhiên liệu cho xe.

Khi tốc độ ổn định và ở vận tốc cao

Lúc này động cơ đốt trong sẽ đảm nhận vai trò chính trong việc vận hành và tăng công suất cho xe. Động cơ điện vẫn hoạt động và có nhiệm vụ hỗ trợ cho động cơ đốt trong để tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất.

Khi xe đạp thốc ga

Bất kể khi nào bạn đạp thốc chân ga động cơ đốt trong sẽ ngay lập tức hoạt động hoặc tằn công suất ngay lập tức. Động cơ đốt trong lấy năng lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu trong buồng đốt kết hợp với động cơ điện tăng công suất cho xe nhằm đáp ứng yêu cầu của người lái

Khi xe giảm tốc

Lúc này hệ thống phanh tái sinh ̣(RBS) sẽ hoạt động. RBS giúp thu hồi những nguồn năng lượng dư thừa và mất đi một cách lãng phí trong quá trình xe giảm tốc như động năng và nhiệt năng. Sau đó hệ thống RBS sẽ chuyển đổi các nguồn năng lượng này thành điện năng và sạc ngược lại vào Pin.

hệ thống phanh tái sinh-RBS
Hệ thống phanh tái sinh – RBS

khi xe dừng lại

Khi xe dừng lại động cơ điện và động cơ đốt trong cùng lúc ngưng hoạt động để bảo toàn năng lượng và tiết kiệm nhiên liệu cho xe. Nếu tài xế không tắt hẳn xe lúc này động cơ điện vẫn sẽ hoạt động để cung cấp cho các thiết bị điện thiết yếu trong và ngoài xe như đèn xe, điều hòa , màn hình giải trí v…v.

Những lưu ý khi sử dụng động cơ của xe hybrid

Vì có thêm những bộ phận phức tạp để đáp ứng yêu cầu về khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Động cơ xe Hybrid phải có những lưu ý khi sử dụng sau đây:

+ Học về các tính năng và chế độ trên xe Hybrid:

Tìm hiểu về các tính năng của xe hybrid
Cần tìm hiểu kỹ về các tính năng để tối ưu động cơ hybrid

Việc điều khiển một chiếc xe Hybrid không quá phức tạp so với những gì mọi người hay lầm tưởng. Về cơ bản lái xe Hybrid cũng giống như bạn việc bạn điều khiển một chiếc xe hơi thông thường. Tuy nhiên xe Hybrid có khá nhiều các chế độ lái cùng tính năng khác biệt với xe thường. Đa phần các chế độ và tính năng này được tích hợp vào hệ thống và hoàn toàn tự động. Nhưng bạn cần phải hiểu và nắm rõ được nó để quá trình vận hành và sử dụng xe được tối ưu nhất.

+ Pin Hybrid:

Pin là vấn đề đáng quan tâm nhất trên. Vì có chi phí sửa chữa và thay thế đắt đỏ nếu gặp bất kì vấn đề gì về Pin bạn cũng sẽ rất vất vả và mất một khoản tiền không nhỏ để khắc phục. Đối với các dòng xe Plug in-Hybrid cần phải kết nối với nguồn điện bên ngoài để sạc Pin. Bạn cần phải để ý thêm về nguồn điện. Vì khi hết Pin, các xe Hybrid hoàn toàn di chuyển bằng động cơ đốt trong. Điều này khiến nó tiêu hao nhiên liệu không khác gì các xe đốt trong thông thường

+ Bảo dưỡng kiểm tra định kỳ:

Việc bảo dưỡng định kì rất quan trọng đối với các dòng xe Hybrid. Với cấu tạo phức tạp và công nghệ hiện đại chuyện hỏng hóc trên xe Hybrid cũng rất dễ xảy ra. Cần tuân thủ lịch kiểm tra định kỳ của hãng xe để phát hiện kịp thời và tăng tuổi thọ của các bộ phận của động cơ.

kiểm tra định kỳ động cơ Hybrid
Phải bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ động cơ hybrid

Kết bài:

Với sự tiến bộ và phát triển không ngừng của công nghệ Hybrid. Các dòng xe Hybrid hứa hẹn sẽ là giải pháp tốt nhất về vấn đề năng lượng và ô nhiễm môi trường tại Việt Nam. Việc cơ sở hạ tầng và mạng lưới của các trạm sạc xe điện chưa được hoàn chỉnh, xe Hybrid vẫn là lựa chọn khả dĩ nhất thời điểm hiện tại. Hy vọng bài viết trên của chúng tôi sẽ giải đáp được cho quý độc giả hiểu được về nguyên lý hoạt động của động cơ hybrid và các chế độ của động cơ xăng lai điện này.